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JP2729243B2 - Single crystal manufacturing method - Google Patents

Single crystal manufacturing method

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Publication number
JP2729243B2
JP2729243B2 JP18857889A JP18857889A JP2729243B2 JP 2729243 B2 JP2729243 B2 JP 2729243B2 JP 18857889 A JP18857889 A JP 18857889A JP 18857889 A JP18857889 A JP 18857889A JP 2729243 B2 JP2729243 B2 JP 2729243B2
Authority
JP
Japan
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single crystal
raw material
diameter
crucible
melt
Prior art date
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JP18857889A
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Japanese (ja)
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JPH0354188A (en
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努 梶本
義弘 明石
晋一 桜田
大造 堀江
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KYUSHU DENSHI KINZOKU KK
SUMITOMO SHICHITSUKUSU KK
Original Assignee
KYUSHU DENSHI KINZOKU KK
SUMITOMO SHICHITSUKUSU KK
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Publication date
Application filed by KYUSHU DENSHI KINZOKU KK, SUMITOMO SHICHITSUKUSU KK filed Critical KYUSHU DENSHI KINZOKU KK
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、ルツボから引き上げられる単結晶の成長
容量に応じてルツボ内に原料を供給し、連続的に大径且
つ長大な単結晶の引き上げを可能とする単結晶製造方
法。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention supplies a raw material into a crucible according to the growth capacity of a single crystal pulled from the crucible, and continuously pulls a large-diameter and long-sized single crystal. Single crystal production method that enables

(従来の技術) 単結晶製造方法として、ルツボ内に種結晶を浸し、こ
れを回転させつつ引き上げて、種結晶の下端に単結晶を
成長せしめる、所謂チョコラルスキー(CZ)法が従来か
ら広く知られている。
(Prior Art) As a single crystal production method, a so-called Czochralski (CZ) method, in which a seed crystal is immersed in a crucible, pulled up while rotating, and a single crystal is grown at the lower end of the seed crystal, has been widely known. Have been.

この方法によってチップ当りのコストダウンを図るべ
く大口径且つ長寸の単結晶を得ようとする場合、ルツボ
自体の容量に制限があるので、単結晶を引き上げながら
ルツボ内の融液面に原料を供給する所謂連続引き上げを
行うことが必要であり、従来種々の方法が試みられてい
る。
When attempting to obtain a large-diameter and long-sized single crystal in order to reduce the cost per chip by this method, the capacity of the crucible itself is limited, so that the raw material is placed on the melt surface in the crucible while pulling the single crystal. It is necessary to carry out so-called continuous pulling, and various methods have been tried in the past.

この方法の一つに、二重ルツボ法と称されるものがあ
る。
One of the methods is called a double crucible method.

具体的には、ルツボの内側に、融液の通流口を開口し
た今一つのルツボ、若しくは円筒体を配置して、融液面
を、単結晶を引き上げる内側領域と原料を供給する外側
領域とに区画し、原料供給に伴う融液面の波動、粉塵、
温度変化等の影響を、結晶成長領域たる内側領域に可及
的に及ぼさないようになす方法である(例えば、特開昭
57−183392号、特開昭47−10355号等)。
Specifically, inside the crucible, another crucible having an opening for the flow of the melt or a cylindrical body is arranged, and the melt surface has an inner region for pulling the single crystal and an outer region for supplying the raw material. And the melt surface waves, dust,
This is a method for minimizing the influence of a temperature change or the like on the inner region which is a crystal growth region (for example,
57-183392, JP-A-47-10355, etc.).

そして、上記従来の二重ルツボ法は、単に消費融液を
検知し、その消費量に見合う原料を外側領域に投入補充
しているものである。
In the conventional double crucible method, the melt consumed is simply detected, and a raw material corresponding to the consumed amount is supplied to the outer region and replenished.

例えば特開昭63−95195号では、引き上げ単結晶が所
定の直径にまで成長したところで(肩造り工程の終了点
で)、重量センサで単結晶の引き上げ増量を検知し、該
検知信号を適宜変換して原料投入器に送り、該原料投入
器から外側領域に原料を補充している。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-95195, when the pulled single crystal has grown to a predetermined diameter (at the end point of the shoulder-making process), the weight sensor detects the increased pulling of the single crystal and converts the detection signal appropriately. The raw material is fed to the raw material charging device, and the raw material is replenished from the raw material charging device to the outer region.

(発明が解決しようとする課題) しかし、上記従来の二重ルツボ法では、しばしば単結
晶に大きな径ハンチィングを生じる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional double crucible method often causes large diameter hunting in a single crystal.

第6図は、上記径ハンチィング発生時点における内外
領域の液温変化及び単結晶の直胴部(所謂「ボディ」と
称される部分)の直径変化を模式的に示すグラフであっ
て、該グラフに基づき上記ハンチィング発生現象につい
て説明すると、内外両領域の液温及び単結晶直胴部の直
径が安定している状況下に、外側領域へ原料を供給する
と、供給開始(この時点を第6図中、符号Taで示す)に
伴い外側領域の温度が急速に降下する。
FIG. 6 is a graph schematically showing a change in the liquid temperature of the inner and outer regions and a change in the diameter of the single crystal straight body (a so-called “body”) at the time of the occurrence of the diameter hunting. The hunting occurrence phenomenon will be described with reference to FIG. 6. When the raw material is supplied to the outer region under the condition that the liquid temperature in both the inner and outer regions and the diameter of the single crystal straight body are stable, the supply starts (at this point, FIG. among, the temperature of the outer region with the indicated at T a) is a rapid drop.

そして、数分後に内側領域の液温が降下し、これに伴
い単結晶の直径が拡大し、図に示すような大きな径ハン
チィングを起し、場合によっては、無転位単結晶である
べきところが有転位化してしまう。勿論、径ハンチィン
グは、後において単結晶の丸目加工時に大きなロスをも
たらす。
After a few minutes, the temperature of the liquid in the inner region drops, and the diameter of the single crystal increases accordingly, causing a large-diameter hunting as shown in the figure. In some cases, the single crystal should be a dislocation-free single crystal. It will be dislocated. Of course, the diameter hunting causes a large loss when rounding the single crystal later.

更に外側領域への原料の投入については、内側領域の
融液の凝固という問題がある。
Further, when the raw material is charged into the outer region, there is a problem that the melt in the inner region is solidified.

これを、数値を用いて具体的に説明すると、例えば、
外側領域の融液量を10Kgと仮定すると、直径6インチの
単結晶を引き上げ速度1.0mm/minで引き上げる場合には
原料を44g/minで供給しなければならず、この際44gの融
解によって外側領域の融液温度が15℃降下する。確かに
ヒータによって融液温度の上昇を図っているが、数分内
に内側領域において、内側ルツボ縁から融液の凝固が始
まり、実質的に引き上げが出来ない事態が生じる。
This will be specifically described using numerical values.
Assuming that the melt volume in the outer region is 10 kg, when pulling a 6-inch diameter single crystal at a pulling speed of 1.0 mm / min, the raw material must be supplied at 44 g / min. The melt temperature in the region drops by 15 ° C. Although the temperature of the melt is increased by the heater, solidification of the melt starts from the inner crucible edge in the inner region within a few minutes, and a situation occurs in which the melt cannot be pulled up substantially.

上記事態を避けるために、引き上げを開始する前に外
側領域への原料供給速度と内外領域の融液温度とのバラ
ンスをとらせる操作を行うことが考えられるが、この場
合には、バランスをとるまでの時間及び種結晶を引き上
げながら細く絞る、所謂シード絞りの時間等に1時間以
上も要し、しかも上記準備時間は一定したものでなく、
この間に例えば6インチ単結晶で引き上げ速度1.0mm/mi
nとしても2.5Kg以上融液量が増えることになり、総じて
引き上げる単結晶の抵抗調整が難しくなるという問題が
ある。
In order to avoid the above situation, it is conceivable to perform an operation to balance the material supply speed to the outer region and the melt temperature in the inner and outer regions before starting the pulling. It takes more than one hour for the time until the seed crystal is pulled down while pulling up the seed crystal, so-called seed drawing time, etc., and the above preparation time is not constant,
During this time, for example, a 6-inch single crystal with a pulling speed of 1.0 mm / mi
Even if n is 2.5 kg or more, the amount of the melt increases, and it is difficult to adjust the resistance of the single crystal to be pulled as a whole.

なお、上記従来技術の項では、二重ルツボ法を例に採
って説明したが、上述の問題は、単結晶引き上げ用の領
域と原料供給用の領域とが区画されて存し、これらの領
域間に細径の融液通路が設けられている装置すべてに共
通する問題である。
In the above-mentioned prior art, the double crucible method has been described as an example. However, the above-described problem is divided into a single crystal pulling region and a raw material supply region. This is a problem common to all devices in which a small-diameter melt passage is provided.

本発明は、上記実情下において適切な原料供給方法を
提案する目的でなされた。
The present invention has been made for the purpose of proposing an appropriate raw material supply method under the above circumstances.

(課題を解決するための手段及び作用) すなわち、本発明に係る単結晶製造方法は、融液を貯
留する二つの領域を区画して備え、一方が単結晶引き上
げ用の内側領域とされ、他方が原料供給及び溶融用の外
側領域とされ、更に、上記両領域間に融液が流通する開
口が設けられている装置に適用される単結晶製造方法で
あって、外側領域に供給される原料の供給速度を増減す
るに際し、外側領域融液量に対してその供給加速度を±
6×10-5/min2以下となすものである。
(Means and Actions for Solving the Problems) That is, the single crystal manufacturing method according to the present invention is provided with two regions for storing the melt, one of which is an inner region for pulling a single crystal, and the other is an inner region. Is a single crystal production method applied to an apparatus in which an outer region for supplying and melting a raw material is provided, and an opening through which a melt flows is provided between the two regions, wherein the raw material supplied to the outer region is provided. When increasing or decreasing the supply speed, the supply acceleration is ±
It is 6 × 10 −5 / min 2 or less.

ここで、二つの領域が並設されている場合には単結晶
を引き上げる方の領域が本発明に言う内側領域となり、
原料を供給する方の領域が同外側領域となる。
Here, when the two regions are provided side by side, the region where the single crystal is pulled is the inner region according to the present invention,
The region for supplying the raw material is the outer region.

また、上記供給加速度にマイナスを含む理由は、1ロ
ットの単結晶製造終了間際においては、原料供給速度が
減じられる如く制御されるのであり、この場合の供給減
速量を含む趣旨である。
The reason why the above-mentioned supply acceleration includes minus is that the raw material supply speed is controlled so as to be reduced immediately before the end of the production of the single crystal of one lot, and the purpose is to include the supply deceleration amount in this case.

そして、外側領域融液量に対して供給加速度を±6×
10-5/min2以下としたのは、下記の理由による。
Then, the supply acceleration is ± 6 ×
The reason for setting it to 10 -5 / min 2 or less is as follows.

従来は、原料の増量に対応してヒーターパワーの制御
を行っていたが、量が加速度を伴って増える場合には、
大きな径ハンチィングを生じる。これは、ヒーターパワ
ーの制御効果が時間的に遅れるためと考えられる。とこ
ろで、熱伝播には時間がかかる(具体的には、後述する
「時定数」が存在する)。従って、時定数内において、
ヒーターパワーの制御効果が追いつけばよいのであっ
て、本発明者等は、この「ヒーターパワーの制御効果が
追いつく原料供給加速度」を見極めるべく原料供給加速
度と径ハンチィング量との関係を求める実験を行った。
その結果を第3図として示す。この実験結果から、本発
明は、外側領域融液量に対して原料供給加速度を±6×
10-5/min2以下となしたものである。
Conventionally, the heater power was controlled in response to the increase in the amount of raw materials, but if the amount increases with acceleration,
Produces large diameter hunting. This is considered to be because the control effect of the heater power is delayed in time. Incidentally, heat propagation takes time (specifically, there is a “time constant” described later). Therefore, within the time constant,
The inventors of the present invention conducted an experiment to determine the relationship between the raw material supply acceleration and the diameter hunting amount in order to determine the "raw material supply acceleration that the heater power control effect can catch up with". Was.
The results are shown in FIG. From the experimental results, the present invention shows that the raw material supply acceleration is ± 6 ×
10 -5 / min 2 or less.

(作 用) 本発明では、外側領域融液量に対する原料の供給加速
度が±6×10-5/min2以下とされているために、内側領
域への熱伝播前にヒーターパワーの補正効果が具現で
き、その結果、大きな径ハンチィングを生じない。
(Operation) In the present invention, since the supply acceleration of the raw material with respect to the melt amount in the outer region is set to ± 6 × 10 −5 / min 2 or less, the effect of correcting the heater power before the heat is propagated to the inner region. It can be implemented, and as a result, large diameter hunting does not occur.

(実施例) 本発明は、第5図に示す如き装置を用いて実施する。
なお、第5図(イ)では、ホットゾーンを形成する容
器、保温筒、ヒーター等を省略している。
(Example) The present invention is implemented using an apparatus as shown in FIG.
In FIG. 5 (a), a container forming a hot zone, a heat retaining cylinder, a heater and the like are omitted.

図において、1は引き上げ中の単結晶、2は顆粒状原
料供給用のじょうご、3はカーボンルツボ、4は石英製
の外ルツボである。5は石英製の内ルツボであり、該内
ルツボ5は、上記外ルツボ4内に且つ同心円となる位置
に配され、外ルツボ4とは石英溶接等によって一体化さ
れている。従ってルツボ内の融液は、上記内ルツボ5に
よって、外側領域A内の外側融液aと内側領域B内の内
側融液bとに分離されることになる。上記外側領域Aと
内側領域B間に融液が流通する開口としてパイプ状通路
6を配し、該パイプ状通路6は、石英製で、その直径は
5mm〜20mmの範囲で種々選択されるものであり、内ルツ
ボ5の底近傍に設けられている。6aは、外側領域Aに臨
むパイプ状通路6の一方の口(以下、「融液取り入れ
口」と称する)であり、6bは、内側領域Bに臨むパイプ
状通路6の他方の口(以下、「融液流出口」と称する)
である。7は、外側領域A内へ供給されるべき原料が飛
散して内側領域Bへ入って行かぬようにするための飛散
防止板である。
In the figure, 1 is a single crystal being pulled, 2 is a funnel for supplying a granular material, 3 is a carbon crucible, and 4 is an outer crucible made of quartz. Reference numeral 5 denotes an inner crucible made of quartz. The inner crucible 5 is disposed inside the outer crucible 4 and at a concentric position, and is integrated with the outer crucible 4 by quartz welding or the like. Therefore, the melt in the crucible is separated into the outer melt a in the outer region A and the inner melt b in the inner region B by the inner crucible 5. A pipe-shaped passage 6 is provided as an opening through which the melt flows between the outer region A and the inner region B, and the pipe-shaped passage 6 is made of quartz and has a diameter of
It is variously selected in the range of 5 mm to 20 mm, and is provided near the bottom of the inner crucible 5. 6a is one port of the pipe-shaped passage 6 facing the outer region A (hereinafter, referred to as "melt intake port"), and 6b is the other port of the pipe-shaped passage 6 facing the inner region B (hereinafter, referred to as "melt intake port"). (Referred to as "melt outlet")
It is. Reference numeral 7 denotes a scattering prevention plate for preventing a raw material to be supplied into the outer region A from scattering and entering the inner region B.

まず、第2図を用いて、原料を供給しない場合におけ
る、通常の直径、液温、引き上げ速度等の制御について
説明する。
First, control of a normal diameter, liquid temperature, pulling speed, and the like when no raw material is supplied will be described with reference to FIG.

液温は、輻射計8の値が予め設定されたプロファイル
に合致するようにヒーターパワーを増減して制御され
る。
The liquid temperature is controlled by increasing or decreasing the heater power so that the value of the radiometer 8 matches a preset profile.

すなわち、ヒーター9を囲むカーボン製の通常保温筒
10と呼ばれる部位の温度を輻射計8で測定し、より具体
的には、種結晶を内側融液bに入れた時の輻射計8の
値、無転位化のために種結晶を引き上げながら細り絞っ
たのち所定径に拡大させる時の輻射計8の値、更には、
直胴部(ボディ部)が形成され始めた時点における輻射
計8の値を基準にしてヒーターパワーが制御される。
That is, a normal carbon insulation tube surrounding the heater 9
The temperature of the part called 10 is measured with a radiometer 8, and more specifically, the value of the radiometer 8 when the seed crystal is placed in the inner melt b. The value of the radiometer 8 when expanding to a predetermined diameter after squeezing,
The heater power is controlled based on the value of the radiometer 8 at the time when the formation of the straight body portion (body portion) starts.

引き上げ速度にも、予め引き上げ長さ(正確には、残
液量)に対するプロファイルが設定されており、引き上
げ速度は、該プロファイルに合致するように制御され
る。
The lifting speed is also set in advance with a profile for the lifting length (accurately, the remaining liquid amount), and the lifting speed is controlled to match the profile.

しかし、上記液温及び引き上げ速度の制御によっても
単結晶1の径は一定化せず、そのため、上述の液温及び
引き上げ速度制御は、実際の単結晶1の径の変化に応じ
て補正される。
However, the diameter of the single crystal 1 is not fixed even by the control of the liquid temperature and the pulling speed, and therefore, the above-described control of the liquid temperature and the pulling speed is corrected according to the actual change in the diameter of the single crystal 1. .

すなわち、水平方向に移動可能として寸設されている
CCDカメラ11によって単結晶1の径を計測しており、該C
CDカメラ11によって単結晶1の実際の径が予定されてい
る径よりも大きくなっていることが検出された場合に
は、引き上げ速度は、スパン巾の範囲内で、予め設定さ
れているプロファイルよりも早くなるように、また、同
時に輻射計8の値も、予め設定されたプロファイルより
も、予め設定される補正量の範囲で高くなるように補正
制御され、融液温度が高められる。反対に、単結晶1の
径が予定している径よりも小さくなった場合には、逆の
制御操作が採られる。
That is, it is dimensioned so that it can be moved in the horizontal direction.
The diameter of the single crystal 1 is measured by the CCD camera 11,
If it is detected by the CD camera 11 that the actual diameter of the single crystal 1 is larger than the expected diameter, the pulling speed is set within the range of the span width according to the preset profile. And the value of the radiometer 8 is simultaneously controlled so as to be higher than a preset profile within a preset correction amount range, so that the melt temperature is raised. Conversely, if the diameter of the single crystal 1 becomes smaller than the expected diameter, the reverse control operation is performed.

次に、第1図を用いて、原料供給装置13の構成及び液
温のコントロールについて説明する。
Next, the configuration of the raw material supply device 13 and control of the liquid temperature will be described with reference to FIG.

図において、14は原料ホッパーであり、該原料ホッパ
ー14の下には供給器15が配設されている。この供給器15
は、原料ホッパー14の直下に配された電磁フィーダー式
の補充フィーダー15aと、該補充フィーダー15aの下位に
配された同じく電磁フィーダー式の供給フィーダー15b
とから成り、上記供給フィーダー15bは、計量器16上に
配置されている。
In the figure, reference numeral 14 denotes a raw material hopper, and a feeder 15 is provided below the raw material hopper 14. This feeder 15
Is an electromagnetic feeder type replenishment feeder 15a disposed directly below the raw material hopper 14, and an electromagnetic feeder type supply feeder 15b disposed below the replenishment feeder 15a.
And the supply feeder 15b is disposed on the measuring device 16.

そして、原料ホッパー14内に貯留されている顆粒状の
原料は、補充フィーダー15aを経て供給フィーダー15bに
送られ、供給フィーダー15b上の原料が所定量となった
場合に、計量器16がこれを検知して、上記補充フィーダ
ー15aへの原料供給を停止させる。他方、上記供給フィ
ーダー15b上の所定量の原料は単結晶直胴部(ボディ
部)引き上げの適当な時期に予め定められたパターンに
より、じょうご2によって、外側領域Aに供給される。
そして、上記原料供給パターンは、時間に則して設定さ
れている。
Then, the granular raw material stored in the raw material hopper 14 is sent to the supply feeder 15b via the replenishment feeder 15a, and when the raw material on the supply feeder 15b reaches a predetermined amount, the measuring device 16 Upon detection, the supply of the raw material to the replenishment feeder 15a is stopped. On the other hand, a predetermined amount of the raw material on the supply feeder 15b is supplied to the outer region A by the funnel 2 in a predetermined pattern at an appropriate time for pulling the single crystal straight body portion (body portion).
The material supply pattern is set according to time.

上記原料の供給によって、ルツボ内の液面位置が変動
し、融液温度が降下する。従ってCZ法においては、液面
位置を一定に保持すべくルツボ高さを制御し、また、融
液温度を一定に保持すべくヒーターパワーを制御するこ
とが行われている。
By the supply of the raw material, the liquid surface position in the crucible fluctuates, and the melt temperature drops. Therefore, in the CZ method, the crucible height is controlled so as to keep the liquid surface position constant, and the heater power is controlled so as to keep the melt temperature constant.

液面位置を一定に保持するためのルツボ高さの調整
は、 (※原料供給量は、上記計量器16で求められる。) の式に従って行われる。つまり、上記計量器16で求めら
れた数値をコンピュータで演算処理し、該処理値に求め
た出力信号により第2図に示すルツボ上昇モータ12を駆
動してルツボ高さを調整する。
Adjusting the crucible height to keep the liquid level constant (* The raw material supply amount is obtained by the measuring device 16). That is, the numerical value obtained by the measuring device 16 is processed by a computer, and the crucible height motor 12 shown in FIG. 2 is driven by the output signal obtained from the processed value to adjust the crucible height.

融液温度の降下防止は、原料供給がない場合における
ヒーターパワーのプロファイルを補正することによって
行われる。
Prevention of a drop in the melt temperature is performed by correcting the profile of the heater power when no raw material is supplied.

すなわち第4図に示すように輻射計8の補正値は、原
料供給速度に比例しており、この補正値を、原料供給が
ない場合のヒーターパワーのプロファイルに加算し、制
御する。
That is, as shown in FIG. 4, the correction value of the radiometer 8 is proportional to the material supply speed, and this correction value is added to the heater power profile when there is no material supply and controlled.

上述したように、原料の供給がない場合における引き
上げ速度、融液温度、液面位置(ルツボ位置)等は、引
き上げ単結晶1の長さ(残液)と関係付けられてプロフ
ァイル制御されているのに対し、原料の供給速度は、時
間に則してプロファイル制御されているものの、引き上
げ単結晶1の長さ(残液)とは関係付けられていない。
As described above, the pulling speed, the melt temperature, the liquid surface position (crucible position), and the like when no raw material is supplied are profile-controlled in relation to the length of the pulled single crystal 1 (residual liquid). On the other hand, the feed rate of the raw material is profile-controlled in accordance with time, but is not related to the length (residual liquid) of the pulled single crystal 1.

確かに、引き上げ単結晶1の長さ(残液)に応じて
(関係付けて)原料の供給速度を制御するようにすれ
ば、引き上げられる単結晶の量と供給すべき原料の量が
いつも一定の関係にあるため、引き上げ比抵抗は制御し
やすい。しかし、このように引き上げ単結晶1の長さ
(残液)に応じて原料の供給速度を制御するようにした
場合には、引き上げ単結晶1の径が大きくなったときに
次のような問題が生じる。つまり、引き上げ単結晶1の
径が大きくなったときには、径を元の大きさに戻すべく
引き上げ速度が早められるが、そのために単結晶1が単
位時間当り多く引き上げられ、つまりは、供給される原
料の量が大きくなって融液温度が下がり、この結果単結
晶1の径が更に大きくなってい、わゆる径ハンチィング
を拡大する。このような理由で原料の供給速度は、引き
上げ単結晶1の長さ(残液)に関係付けられておらず、
時間に則してプロファイル制御されているのである。
Indeed, if the feed rate of the raw material is controlled according to the length (residual liquid) of the pulled single crystal 1, the amount of the pulled single crystal and the amount of the raw material to be supplied are always constant. , The pulling specific resistance is easy to control. However, when the feed rate of the raw material is controlled in accordance with the length (residual liquid) of the pulled single crystal 1 as described above, the following problem occurs when the diameter of the pulled single crystal 1 increases. Occurs. In other words, when the diameter of the pulled single crystal 1 becomes large, the pulling speed is increased to return the diameter to the original size. Is increased, the melt temperature is lowered, and as a result, the diameter of the single crystal 1 is further increased, and so-called diameter hunting is enlarged. For this reason, the feed rate of the raw material is not related to the length (residual liquid) of the pulled single crystal 1,
Profile control is performed according to time.

このように、原料供給速度を、時間に則してプロファ
イル制御した場合、特に一定速度(g/min)で供給した
場合には、供給に対する時間的な量の変化がないため
に、供給による液温変動を無視できるという利点があ
り、従って本発明方法も、基本的には原料供給速度を時
間に関連付けて律するという手段を採っている。
In this way, when the raw material supply rate is profile-controlled in accordance with time, particularly when supplied at a constant rate (g / min), there is no change in the amount of supply with respect to time. The advantage is that temperature fluctuations can be neglected. Therefore, the method of the present invention also basically employs a means of limiting the raw material supply rate in relation to time.

しかし、原料の供給速度を時間に則して制御する場合
においても、所定の供給速度に到るまでの加速若しくは
減速が大き過ぎると、大きな径ハンチィングを生じる。
However, even when the supply speed of the raw material is controlled according to time, if the acceleration or deceleration until reaching the predetermined supply speed is too large, a large diameter hunting occurs.

確かに原料の供給時には、上記融液温度の補正制御が
なされ、理論的には当該補正制御によって径のハンチィ
ング発生は防止できるはずである。しかし、実際には上
記補正量が適正な液温として反映されるまでに、全く反
映しない数分の無駄な時間があり、補正値が液温に効果
として表れる迄に10数分〜20数分の時間が必要となる
(この補正効果の表れる迄の時間を、通常「時定数」と
いう)。上記時定数は、石英ルツボ内の融液をヒーター
で加熱する場合、どのような制御方式を採ろうとも必ず
存在する。
Certainly, when the raw material is supplied, the above-described correction control of the melt temperature is performed, and theoretically, it should be possible to prevent the occurrence of diameter hunting by the correction control. However, in practice, there is a wasteful time of several minutes that is not reflected at all until the correction amount is reflected as an appropriate liquid temperature, and it takes 10 minutes to 20 minutes before the correction value appears as an effect on the liquid temperature. (The time required for the correction effect to appear) is usually referred to as “time constant”. The above-mentioned time constant always exists when the melt in the quartz crucible is heated by the heater, regardless of the control method.

そこで、本発明では、原料供給時の径ハンチィングを
通常(原料供給を行わない場合の)引き上げハンチィン
グと変らない範囲(許容できる範囲)に押えるために、
外側領域融液量に対する原料供給加速度を±6×10-5/m
in2以下に設定している。
Therefore, in the present invention, in order to suppress the diameter hunting during the supply of the raw material to a range (tolerable range) which is not different from the normal (when the raw material is not supplied) pulling hunting,
± 6 × 10 −5 / m
in 2 or less.

(具体例) 下記仕様のルツボを用いて、引き上げ開始前のメルト
量を16インチルツボでは25Kg、18インチルツボでは35Kg
に設定し、原料(顆粒原料)供給時のヒーターパワーの
増加量(補正値)を予め定め、更に基本的なヒーターパ
ワーを、顆粒の融点までの昇温及び顆粒原料の融解熱に
必要なカロリーの1.2倍となしておいて単結晶の引き上
げ操業を行い、単結晶の直胴部(ボディ部)での引き上
げ速度及び融液温度が安定し、且つ直径6インチの単結
晶の径ハンチィングが±0.3mmとなった時点で原料の供
給を、供給加速度0.4×10-5/minで行ったところ、いず
れのルツボを使用した場合においても径ハンチィングが
±0.3mmと原料供給前と全く変らない状態であった。
(Specific example) Using a crucible with the following specifications, the melt amount before starting the lifting is 25 kg for a 16-inch crucible and 35 kg for an 18-inch crucible.
, The amount of increase (correction value) of the heater power when supplying the raw material (granule raw material) is determined in advance, and the basic heater power is further increased to the melting point of the granule and the calorie required for the heat of fusion of the granule raw material The pulling operation of the single crystal is carried out at 1.2 times of that of the single crystal. The pulling speed and the melt temperature at the straight body (body part) of the single crystal are stable, and the diameter hunting of the single crystal having a diameter of 6 inches is ± When the raw material was supplied at a feed acceleration of 0.4 × 10 -5 / min at the time of 0.3 mm, the diameter hunting was ± 0.3 mm, which was the same as before the raw material was supplied, regardless of which crucible was used. Met.

◎ルツボ仕様 外ルツボ:直径16インチ 内ルツボ:直径10インチ 外ルツボ:直径18インチ 内ルツボ:直径10インチ 外ルツボ:直径18インチ 内ルツボ:直径12インチ 外ルツボ:直径18インチ 内ルツボ:直径14インチ ※)なお、内ルツボに付設されたパイプ状通路の直径10
〜20mmであり、該パイプ状通路の長さは、1分間当り引
き上げられる単結晶重量の5倍以上の融液が1分間に通
過する長さとされている。
◎ Crucible Specifications Outer crucible: 16 inches in diameter Inner crucible: 10 inches in diameter Outer crucible: 18 inches in diameter Inner crucible: 10 inches in diameter Outer crucible: 18 inches in diameter Inner crucible: 12 inches in diameter Outer crucible: 18 inches in diameter Inner crucible: 14 in diameter Inch *) The diameter of the pipe-shaped passage attached to the inner crucible is 10 inches.
パ イ プ 20 mm, and the length of the pipe-shaped passage is such that a melt of 5 times or more the weight of the single crystal pulled up per minute passes through in one minute.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、径ハンチィン
グが許容できる通常の大きさに押えられ、勿論有転位化
は生じない。この結果、後工程における単結晶の丸目加
工でロスが生じないという経済的効果も有する。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the diameter hunting is suppressed to a normal allowable size and, of course, dislocation does not occur. As a result, there is also an economic effect that no loss occurs in the rounding of the single crystal in the subsequent step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は原料供給方法を示す概念図、第2図は融液温
度、単結晶の径及び引き上げ速度の制御法を示すフロー
チャート、第3図は供給加速度と径ハンチィングとの関
係を示すグラフ、第4図は供給速度と輻射値の補正量と
の関係を示すグラフ、第5図(イ)はルツボの構造を例
示する断面図、同図(ロ)は同斜視図、第6図は内外融
液温度変化及び径ハンチィングの変化を模式的に説明す
るグラフである。 A……外側領域、B……内側領域 a……外側融液、b……内側融液 1……単結晶、6……パイプ状通路
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a raw material supply method, FIG. 2 is a flowchart showing a control method of a melt temperature, a diameter of a single crystal and a pulling speed, FIG. 3 is a graph showing a relationship between a supply acceleration and a diameter hunting, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the supply speed and the amount of correction of the radiation value, FIG. 5 (a) is a sectional view illustrating the structure of the crucible, FIG. 5 (b) is the same perspective view, and FIG. 4 is a graph schematically illustrating a change in melt temperature and a change in diameter hunting. A: outside area, B: inside area a ... outside melt, b ... inside melt 1 ... single crystal, 6 ... pipe-shaped passage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜田 晋一 兵庫県尼崎市東浜町1番地 大阪チタニ ウム製造株式会社内 (72)発明者 堀江 大造 兵庫県尼崎市東浜町1番地 大阪チタニ ウム製造株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−83292(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Sakurada 1 in Higashihama-cho, Amagasaki-shi, Hyogo Osaka Titanium Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Daizo Horie 1 in Higashihama-cho, Amagasaki-shi, Hyogo Prefecture 56) References JP-A-2-83292 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】融液を貯留する二つの領域を区画して備
え、一方が単結晶引き上げ用の内側領域とされ、他方が
原料供給及び溶融用の外側領域とされ、更に、上記両領
域間に融液が流通する開口が設けられている装置に適用
される単結晶製造方法であって、 外側領域に供給される原料の供給速度を増減するに際
し、外側領域融液量に対してその供給加速度を±6×10
-5/min2以下となすことを特徴とする単結晶製造方法。
1. An apparatus according to claim 1, wherein two regions for storing the melt are partitioned, one of which is an inner region for pulling a single crystal, and the other is an outer region for supplying and melting a raw material. A method for producing a single crystal, which is applied to an apparatus provided with an opening through which a melt flows, the method comprising: Acceleration ± 6 × 10
-5 / min 2 or less.
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